Министерство угольной промышленности СССР Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Институт горного дела им. А. А. Скочинского

Научно-производственное объединение «Углемеханизация»

Производственное объединение «Артемуголь»

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПОДЗЕМНОГО ГИДРОЗАКЛАДОЧНОГО КОМПЛЕКСА

Москва

1979

Министерство угольной промышленности СССР Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Институт горного дела им. А. А. Скочинского

Научно-производственное объединение «Углемеханизация»

Производственное объединение «Артемуголь»

Утверждены

заместителем директора ИГД им. А. А. Скочинского лроф., докт. техн. наук А. С. КУЗЬМИЧОМ 10 июля 1978 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПОДЗЕМНОГО ГИДРОЗАКЛАДОЧНОГО КОМПЛЕКСА

Москва

1979

В табл* 2.1 и на рис. 2.1 дана сравнительная оценка предлагаемых к созданию подземных гидрозакладочных комплексов (ПГЗК), известных самотечных с рельсовым транспортом, пневматических (ПЗК), а также поверхностных гидравлических закладочных комплексов с естественным (ГЗК) и искусственным (НГЗК) напором, которая свидетельствует о преимуществах комплексов ПГЗК по области применения и основным показателям.

Из рассмотрения табл. 2.1 и рис. 2.1 можно сделать следующие выводы:

а)    рельсовый транспорт дробленой породы от ДСУ до выработанного пространства лав малоэффективен (производительность не более 15 м³/ч при расстоянии транспортирования до 1500 м) и его вряд ли можно считать перспективным, так как переход на столбовую систему разработки в настоящее время и в ближайший период мало вероятен;

б)    область применения ПЗК по дальности транспортирования ограничивается по характеристике до 1500 м и не охватывает всего имеющегося на шахтах диапазона .расстояний от ДСУ до наиболее удаленных участков;

в)    проблема транспорта дробленой шахтной породы в пределах всего шахтного поля может быть решена только при применении трубопроводного гидротранспорта, что убедительно подтверждают данные эксплуатации поверхностного ГЗК на шахте "Красный Октябрь" (как следует из рис. 2.1 при транспортировании на расстояние

до 1500 м достигается производительность 180-250 м³/ч, а при транспортировании на расстояние до 5000 u - 100-120 м³/ч.

Следует отмстить, что установленная первоначальным проектом производительность ГЗК - 100-120 м³/ч - на практике значительно перекрыта и при дальности транспортирования до 1000 м достигла 300-350 м³/ч;

г)    наиболее высокая стоимость закладки имеет место в пнев-мозакладочных комплексах (4,0-4*, 5 руб/м³ закладочного материала вместо планируемой 3,5-4,0 руб/м³), что объясняется повышенными затратами на закладочные трубопроводы из-за юс быстрого износа и повышенным расходом электроэнергии на пневмотранспорт.

Наиболее экономичны (стоимость закладки 2,0-2,5 руб/м³) подземные гидрозакладочные комплексы, у которых за счет осуществления кругооборота воды в шахте при глубине вахт более

10

Сравнительная оценка известных закладочных комплексов для крутых пластов Донбасса

Таблица 2.1

Область применения Основные показатели Виды комплексов н, , И L , м йср . “3/Ч С , руб/ц3 Ц , кВт/ма намечаемая фактическая намечаемая фактическая намечаемые фактические намечаемые фактические расчетные (при Lcp = 2000] Самотечный с рельсовый транспортом Без ограничений и Без ограничений До 1200-1500 До 120 До 14-15 2.0- 2,5 3.0- 3,5 5,0 (55%) (при Mf = 700) язк Без ограничений и Ло 1500 До 1200 До 120 До 34-46 з.5-4.0 4,0-4,5 18,0 (20Q&) (при я, =s 700) гзк Без ограничений До 600-700 до 3000-4000 До 4500 До I00-120 До 250-300 2.5- 3.0 3.5- 4,0 lh. №» нгзк До 500 До 3000-5000 До 250-300 3.0-3,5 (SiS ГЛос, шгак От 500 и более До 3000-5000 До 250-300 2,0-2,5 тз* IS о zxf~^ *1—1 о ,8 - - -

В таблице приняты следующие обозначения: Н₁ - глубина шахты от поверхности до вентиляционного гор зонта, м; L “ длина транспортирования, ы; *Qcp~ средняя производительность закладочных комплексов, и⁹/ С - себестоимость закладочных работ, руб/м ; N - удельная мощность двигателей комплекса, кВт/м³.

500 м установленные мощности насосных станций меньше, чем у поверхностных ГЗК и НГЗК.

Если принять за 100% удельную установленную мощность электродвигателей ПГЗК, приходящуюся на I м³ среднечасовой производительности (см. табл. 2.1), то для шахты глубиной 700 м и при среднем расстоянии транспортирования закладочного материала около 2000 м удельная установленная мощность ГЗК составит 140%, а для ПВК - 200% (т.е. установленная мощность электродвигателей будет соответственно в 1,4 и 2,0 раза большей).

2.3. Обоснование производительности и расстояния транспортирования создаваемого ПГЗК

Производительность ПГЗК определяется суточным выходом породы, на которую и рассчитаны ДСУ. Поэтому наиболее целесообразно с экономической и технической точек зрения принять производительность ПГЗК равной производительности ДСУ, т.е. до 100-120 м³/ч. Для гидротранспорта такая производительность считается сравнительно небольшой и позволяет уменьшить расход подаваемой воды до 300-350 м³, что может быть обеспечено освоенными на шахтах насосами 8МС7, и принять минимальные диаметры пульповодов 150-175 мм.

Расстояние гидротранспортирования дробленой шахтной породы от ДСУ, расположенной в районе околоствольного двора, до наиболее удаленных выемочных участков для шахт Центрального района Донбасса достигает 2,5-3,0 км и более. Поэтому создаваемый ПГЗК должен обеспечить передачу гидрозакладочной смеси с необходимой производительностью на указанное расстояние. Как показал опыт эксплуатации ГЗК шахты "Красный Октябрь", имеющаяся глубина шахт от поверхности до вентиляционного горизонта позволяет реализовать потенциальную энергию положения для подачи гидрозакладки на упомянутое выше расстояние.

Гидросмесь может подаваться как непосредственно в выработанное пространство лавы (по технологии, внедренной на шахте "Красный Октябрь"), так и до полустационарной или передвижной обезвоживающей установки, от которой обезвоженный материал в пределах выемочного участка - на расстояние до 500 м - может

12

транспортироваться распределительной пневмозакладочной установкой.

2.4. Определение области эффективного применения (с точки зрения энергозатрат) гидрозакладочных комплексов

Известно, что в поверхностных гидрозакладочных комплексах денежные затраты на транспортирование гидросмеси, возврат и откачку на поверхность отработанной воды и подачу "подпиточной" воды составляют 50% и более общих эксплуатационных затрат. В связи с этим анализ энергетических показателей различных гидравлических схем закладочных комплексов представляет большой интерес. Ниже приведена методика расчета суммарной потребляемой мощности для трех схем гидрозакладочных комплексов [ICQ.

2.4.1. Суммарную потребляемую мощность (ZN , кВт) поверхностного ГЗК с естественным напором (рис. 2,2,а) определяем по выражению

. 0№,Г,Ы.%) . «90,ь(Н,*Н,Ю'1')

¹' Щ,     ^(2Л)

где йе - расход подпиточной воды, м³/ч, принятый в размере 10% общего расхода воды ГЗК;

- плотность воды, т/м³;

I, - длина подпиточного трубопровода, м; принята равной 1000 м;

i_Q - потери напора в подпиточном водоводе, м вод.ст.;

, io - 0*05;

±п₁ - возможный перепад высот между уровнями воды в водоеме, из которого берется вода для подпитки, и поверхностном самоочищающемся водосборнике, м;

tk_z - то же между уровнями воды в участковом и центральном отстойниках, м;

L - расстояние гидротранспортирования по горизонтали. Для расчетов принято L ~ 1000-5000 м.;

/■/- - глубина ствола от поверхности до вентиляционного горизонта, м; H₁ = I00fl200 м;

Н_г - высота этажа между откаточным и вентиляционным горизонтами, м; Н₂ = 100 м ;

/; - КПД насосов для воды.

I* о

Первое, второе и третье слагаемые выражения (2.1) представляют собой мощности, потребляемые, соответственно, лодпиточ-

13

ным насосом I поверхностной насосной станции, участковым пере качным насосом 2 и высоконапорным насосом 3, откачивающим воду из шахты на поверхность (см* рис. 2.2).

Рис. 2.2. Расчетные схемы сравниваемых гидрозакладочных комплексов:

а- - ГЗК; <Г - НГЗК; в - ПГЗК

Принцип действия ГЗК с естественным напором общеизвестен и не требует подробного пояснения.

2.4.2. Выражение для определения потребляемой мощности НГЗК с искусственным напором с применением загрузочного аппарата, установленного на поверхности (рис. 2.2,6),имеет вид

ОЯкМ'о^ M^Qeifo(Lig^±^ , МавМ+ЪЮ-Ио)

357п₀    367_По    ЗВ?_Па

(Q_sfs ⁺ й&[о)[(^н1⁺ЬН_г-(Н1И1₂)] ^

МП,

где четвертое слагаемое характеризует мощность, потребляемую высоконапорным насосом 4 загрузочного аппарата, работающим на воде. Кроме известных параметров:

Qc - расход НГЗК по твердому в насыпном объеме, м³/ч;

Q_s = 100*500 м³/'ч;

у - плотность закладочного материала в насыпном объеме, ^s т/м³;

L - потери напора при транспортировании гидросмеси, м вод. ст., i_r - 0,15.

Гидросмесь подается в пульповод под напором с помощью загрузочного аппарата, что позволяет значительно (до 3,5-4,0 км) увеличить радиус действия НГВК. Однако расположение загрузочного аппарата на поверхности требует откачки из шахты всей отработанной воды, что для глубоких шахт представляет достаточно сложную проблему (необходим ступенчатый водоотлив).

2.4.3. Суммарный расход мощности комплекса ПГЗК с искусственным напором (рис. 2.2,в) с установкой вертикально-трубчатого породоспуска-питателя или другого типа загрузочного аппарата в шахте, работающего только на закладочном материале, перерабатываемом ДСУ, находим по выражению (2.3), которое отличается от выражения (2.1) последним слагаемым, характеризующим расход энергии в высоконапорном пульповоде:

o,w_gr_a(e₁i_eth₁) 0,8Q_gr„(U_a±h_t) .

ЗВ7_По    367    _По

&8ГпНг(^{1 + {}о'> ⁺ (^ash ⁺ ВбГпНЫр * h₃) _    (2.з)

зв7/г_а

где h₃ - перепад высот между уровнями гидросмеси на загрузочном и разгрузочном участках пульповода. Для упрощения расчетов /i_M h_z и h₃ приняты равными нулю.

В выражении (2.3) отсутствует также третье слагаемое, характеризующее расход энергии на подъем воды из шахты на поверхность.

Для определения области эффективного применения рассмотренных ГЗК, НГЗК и ПГЗК (с точки зрения минимальных энергозатрат

15

в системах) по приведенной методике были выполнены расчеты для различных условий.

Основные результаты расчетов приведены в табл, 2,2 и на рисунках 2,3-2.5, из рассмотрения которых видно, что с увеличе

нием глубины шахт энергозатраты в поверхностных гидрозакладоч-ных комплексах с естественным напором интенсивно возрастают (в связи с необходимостью сооружения многоступенчатого подъема отработанной воды на поверхность), а в подземных остаются по-

16

стоянными (независимо от глубины шахт). Это обусловливает наличие эффективных (с точки зрения энергозатрат) областей применения ГЗК и ПГЗК. Так, при среднем расстоянии гидротранспорта

Рис. 2.4. Зависимость суммарной потребляемой мощности ZN от расстояния гидротранспорта L для сравниваемых вариантов ГЗК, НГЗК и ПГЗК при глубине шахты Н19 равной 700 м

закладочных материалов L_cp = 2000 и (рис. 2.3) границей области эффективного применения ГЗК можно считать глубину шахт 475 м от поверхности до вентиляционных (закладочных) горизонтов.

17

Суммарная потребляемая мощность всех токоприемников закладочных комплексов

ГЗК, НГЗК и ПГЗК, кВт

Глубина шахт до вентиляционного горизонта	ГЗК			НГЗК			ПГЗК
	Производительность, м3/ч
	100	250	500	100	250	500	юо :	250	500
I	1 2	3	4	5	6	7	8	9 ;	10
			Пои L :	= 1000 м
100	277	692	1384	387,3	968	1936	435	1087	2174
200	385	966	1931	-	-	-	435	1087	2174
300	496	1239	2478	-	-	-	435	1087	2174
400	605	1514	3026	-	-	-	435	1087	2174
500	715	1788	3573	-	-	-	435	1087	2174
600	824	2060	4121	-	-	-	435	1087	2174
700	934	2334	4668	-	-	-	435	1087	2174
800	1043	2609	5216	-	-	-	435	1087	2174
1000	1262	3155	6310	-	-	-	435	1087	2174
1200	1481	3704	7405	-	-	-	435	; 1087	2174
			Пои L :	= 2000 ы
100	329	822	1643	694	1636	3471	742	1886	3711
200	437	10%	2191	658	1638	3296	742	1886	3711

I	; 2	3	4
300	548	1369	2739
400	657	1644	3286
500	767	1918	3832
600	876	2190	4381
700	985	2464	4928
800	1095	2739	5476
1000	1314	3285	6570
1200	1533	3834	При L
100	380	952	1904
200	489	1226	2451
300	600	1499	2999
400	729	1773	3546
500	839	2048	4093
600	928	2320	4641
700	1037	2594	5188
800	1147	2869	5736
1000	1366	3415	6830
1200	1585	3964	7925

VO

5	6	: 7	8	; 9	10
624	1560	3121	742	1886	3711
-	-	-	742	1886	3711
-	-	-	742	1886	3711
-	-	-	742	1886	3711
-	-	-	742	1886	3711
-	-	-	742	1886	3711
-	-	-	742	1886	3711
-	-	-	742	1886	3711
= 3000 м
1001	2506	5006	1050	2624	5248
965	2416	4831	1050	2624	5248
931	2328	4656	1050	2624	5248
896	2241	4481	1050	2624	5248
861	2154	4304	1050	2624	5248
-	-	-	1050	2624	5248
-	-	-	1050	2624	5248
-	-	-	1050	2624	5248
-	-	-	1050	2548	5248
-	»	-	1050	2624	5248

В работе обоснована целесообразность создания подземных гидрозакладочных комплексов (ПГЗК) на базе существующих дробильносортировочных установок (ДСУ) на шахтах Центрального района Донбасса. Приведены результаты экспериментальных исследований основного узла ПГЗК - вертикально-трубчатого породоспуска-питате-ля. Предложен инженерный метод расчета оптимальных значений основных конструктивных и технологических параметров. ПГЗК.

На базе выполненных экспериментальных и теоретических исследований установлены основные параметры предлагаемого к созданию ПГЗК на шахте им, Гаевого производственного объединения ”Артем-уголь производительностью не менее 100 м³/ч и радиусом действия до 3000 и более метров.

Разработаны методические положения по проектированию подземных гидрозакладочных комплексов и основные требования к главным уздам ПГЗК и к применяемым закладочным материалам.

Методические положения доложены и одобрены в Техническом управлении Минуглепрома УССР, в производственном объединении ^иАр-темуголь", Днепрогипрошахте, НПО "Углемеханизация" и на секции Ученого совета по горным вопросам ИГД им. А.А.Скочинского.

Авторами работы, принявшими непосредственное участие в проведении исследований, являются:    от    ИГД им. А.А.Скочинского -

научный руководитель и ответственный исполнитель работы канд. техн.наук Е.К.Решетнев, научный руководитель головной темы по закладочным работам, проф., докт.техн.наук М.И.Бесков; канд.техн. наук Э.И.Гайко, канд.техн.наук А.К.Горбунов; от НПО "Углемехани-эация" - канд.техн,наук И.И.Дуденко, канд.техн.наук Г.В.Масляев; от ПО "Артемуголь" - техн. директор М.Ф.Малюга; зам.техн. директора канд.техн.наук Ю.В.Васильев, гл. механик шахты им. Гаевого А.П.Швед.

Методические положения предназначены для научных проектировщиков и производственников, занимающихся технологии оставления породы в шахтах, усовершенствованием и созданием подземных гидрозакладочных комплексов.

Институт горного дела им. А. А. Скочннского (ИГД им. А. А. Скочннского), 1979

rv

о

I	2	3	: 4
100	433	1082	При L = 2164
200	541	1356	2164
300	652	1629	3259
400	761	1904	3806
500	871	2177	4353
600	980	2450	4901
700	1090	2725	5448
800	1200	2998	5996
1000	1418	3545	7090
1200	1637	4053	8185
100	485	1302	При L = 2424
200	593	I486	2971
300	703	1759	3520
400	813	2033	4066
500	923	2307	4613
600	1032	2580	5161
700	II4I	2854	5708
800	1251	3128	6256
1000	1470	3675	7350
1200	1689	4223	8445

Продолжение табл. 2.2

"Т” 5 ; 6 7 8 : 9 : 10 1 4000 м 1308 3271 6541 1357 3393 6786 1272 3183 6366 1357 3393 6786 1238 3096 6III 1357 3393 6786 1203 3009 6016 1357 3393 6786 1168 2920 5841 1357 3393 6786 1133 2833 5581 1357 3393 6786 1098 2745 5591 1357 3393 6786 - - - 1357 3393 6786 - - - 1357 3393 6786 - - - 1357 3393 6786 5С )00 м 1615 4028 8076 1664 4161 8323 1579 3951 7901 1664 4161 8323 1545 3883 7727 1664 4161 8323 1512 3775 7551 1664 4161 8323 1475 3688 7376 1664 4161 8323 1440 3600 7201 1664 4161 8323 1405 3513 7026 1664 4X61 8323 1370 3425 6851 1664 4161 8323 - _ 1664 4161 8323 - - - 1664 4161 8323

I. ВВЕДЕНИЕ

Общее количество породы, выдаваемой на поверхность из угольных шахт, непрерывно возрастает в связи с проведением горных выработок повышенного сечения и ростом глубины разработки. Выдаваемая из шахт порода все еще укладывается в отвалы. Из имеющихся в отрасли 2390 породных отвалов 1290 являются действующими, из них около 72% горящих., Особенно большой выход породы в Донецком бассейне - около 60%- всей выдаваемой на поверхность породы. При этом удельный выход породы' на 1000 т добытого угля в Донбассе составляет 300 т против 210 т по отрасли [i-IO]. На шахтах производственных объединений "Орджоникидзеуголь" и "Ар-темуголь*' Центрального района Донбасса, разрабатывающих крутые пласты, выход породы наиболее высок и составляет соответственно 40 и 47% к общей добыче угля.

Основными источниками выхода породы являются проведение выработок, а также ремонт выработок и путей:    на    пологих    пластах

соответственно 33 и 38,9%, на крутых - 35 и 43,3%.

Исследованиями, проведенными в ИГД им. А.А.Скочинского, ДонУГИ и УкрНИИгидроугле, установлено, что в Центральном районе Донбасса около половины разрабатываемых пластов требуют применения закладки выработанного пространства (из 674 обследованных лав в 312 рекомендована закладка).

В связи с изложенным вопросы оставления породы в шахте при разработке крутых пластов в Центральном районе Донбасса решаются совместно с вопросами применения закладки выработанного пространства.

В настоящее время построенные на 12 шахтах Центрального района Донбасса дробильно-сортировочные установки (ДСУ) используются не более чем на 15-20%, главным образом из-за ограниченных производительности и радиуса действия рельсового и пневматического транспорта дробленых пород в вентиляционных выработках шахт Центрального района Донбасса.

3

В настоящей работе обоснована целесообразность перехода на гидравлический транспорт дробленых шахтных пород от подземных ДСУ до любых, в том числе и наиболее удаленных, выемочных участков, т.е. целесообразность создания подземных гидрозакладочных комплексов (ПГЗК).

Главный узел создаваемого ПГЗК - вертикально-трубчатый по-родоспуск-питатель (ВТП) - предлагается выполнить упрощенной конструкции из серийно выпускаемых нашей промышленностью стальных труб диаметром 600-800 мм рабочим давлением до 64 кгс/см^, с использованием в качестве герметизирующих устройств серийно выпускаемых задвижек для воды и сферических затворов-конструкции Сибгипрогормаша для гидросмеси.

Повышение полезной емкости камер питателя, достигаемое за счет увеличения их длины, позволит максимально увеличить время непрерывного процесса пульпообразования, сгустить гидросмеси и повысить надежность работы гидросистемы в целом.

Как показали проведенные исследования, подтвержденные 12-летним опытом эксплуатации гидрозакладочных комплексов (ГЗК) на шахте "Красный Октябрь" производственного объединения "Орд-жоникидзеуголь", при достигнутых в Центральном районе Донбасса глубинах разработки 600-700 м имеется большой запас потенциальной "энергии положения", использование которой позволит подавать закладку гидравлическим способом практически на любой выемочный участок в пределах шахтных полей действующих шахт.

Таким образом, следует считать доказанной практическую целесообразность проведения работ по созданию комплексов' ПГЗК для закладки выработанного пространства и оставления породы в шахтах Центрального района Донбасса.

2. НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНОГО ГЙДР03АКЛАД0ЧН0Г0 КОМПЛЕКСА

2.1* Оценка важности выполнения работ

Оценка научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ производится по следующим критериям:    актуальность, ре

зультативность, значимость, новизна, область применения, экономическая эффективность и срок окупаемости (или величина затрат на выполнение НИР и ОКР, не поддающихся расчету экономической эффективности).

4

2.1.1.    Актуальность создания и внедрения подземных гидрозакладочных комплексов (ПГЗК) определяется:

обеспечением выемки углей из пластов с трудноуправляемыми кровлями, самовозгорающимися углями и сложными горно-геологическими условиями, а также из целиков под охраняемыми объектами;

максимальным использованием производственных мощностей подземных дробильно-сортировочных установок на шахтах Центрального района Донбасса;

продлением срока службы ДСУ на весь срок службы шахты; освобождением шахтных подъемов от выдачи породы на поверхность и, следовательно, повышением производственной мощности шахт по добыче угля;

осуществлением кругооборота технологической воды в шахте без выдачи ее на поверхность, что имеет немаловажное значение для глубоких шахт Центрального района Донбасса, позволяя снизить энергозатраты гидрозакладочного комплекса;

решением вопросов охраны окружающей среды (ликвидации горящих терриконов и загрязнения поверхности), а также рационального использования природных ресурсов шахт.

2.1.2.    Результативность внедрения создаваемых ПГЗК определяется высокой эффективностью применения гидравлического способа магистрального транспорта дробленой шахтной породы, который позволяет:

подавать гидрозакладку на любые, в том числе и наиболее удаленные, выемочные участки шахт Центрального района Донбасса;

достигнуть максимальной производительности гидротранспортирования (до 100-120 м³/ч), развиваемой подземной дробильносортировочной установкой;

обеспечить формирование наиболее плотного закладочного массива из увлажненного закладочного материала;

получить наилучшие технико-экономические показатели по сравнению с другими способами транспорта.

2.1.3.    Значимость предлагаемых работ по созданию подземных гидрозакладочных комплексов для оставления породы в шахтах является также высокой, так как внедрение этих работ предполагается на большой группе шахт Центрального района Донбасса, а впоследствии и в других угольных бассейнах страны.

2ЛЛ. Заложенные в работе новые решения (кругооборот воды в шахте, отдельные узлы и оборудование, защищенные авторскими свидетельствами),позволяют обеспечить более высокий техниче-

5

ский уровень создаваемой технологической схемы и оборудования ПГЗК по сравнению с существующими объектами.

2.1.5.    Создаваемые ПГЗК предназначены в первую очередь для внедрения на шахтах Центрального района Донбасса, разрабатывающих преимущественно крутые пласты. В дальнейшем область применения ПГЗК может быть расширена за счет их строительства

на шахтах других бассейнов.

Относительная область применения ПГЗК составит: в шахтах Центрального района Донбасса - 85-90%, а в Донбассе в целом -10-15% (соответственно числу шахт, на которых предполагается сооружение ПГЗК).

2.1.6.    Экономическая эффективность от внедрения одного ПГЗК, построенного на базе существующей подземной дробильно-сортировочной установки, по предварительным расчетам составляет около 150-200 тыс.руб. в год по сравнению о вариантом выдачи всей породы на поверхность, в том числе экономия от оставления породы

в шахте - 0,45 руб/т, от сокращения потерь угля в целиках -1,0 руб/т и от увеличения срока службы шахты - 0,78 руб/т.

При дополнительных капитальных затратах на сооружение на шахте ПГЗК 400 тыс.руб. срок окупаемости составит около двух лет.

Помимо экономического эффекта, выполняемая работа имеет большое социальное значение, так как способствует решению народнохозяйственных проблем охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

2.2. Сравнительная оценка известных закладочных комплексов для пологих и крутых пластов

2.2.1. Проблема оставления породы в шахтах при разработке пологих пластов Донбасса стоит менее остро, чем для крутых пластов, и решается в настоящее время в направлениях:

применения дробильно-закладочных комплексов "Титан", которых намечено выпустить до конца пятилетки около 30 штук. Опыт применения комплекса "Титан" на шахте "Трудовская" оказался достаточно эффективным;

проведения спаренных подготовительных выработок широким забоем с помощью создаваемого в настоящее время механизированного комплекса на базе выемочного комбайна 1ГШ68А, механизированной

6

крепи М87ДГА, проходческого комбайна типа ГПК и дробильно-закладочного комплекса "Титан".

Испытываются также пневмозакладочные комплексы для пологих пластов типа ПЗП, базирующиеся на дробильно-сортировочных установках, расположенных в районе околоствольного двора, откуда дробленая шахтная порода транспортируется до выемочного участка в шахтных вагонетках и далее в пределах выемочных участков до выработанного пространства лав (на расстояние до -600 м) с помощью отечественной пневмозакладочной машины барабанного типа ПББ (или пневмоэакладочной машины чехословацкого производства типа ZP-200).

В перспективе предусматривается безремонтное поддержание подготовительных выработок за счет увеличения их сечений и применения новых способов их охраны. Эти мероприятия существенно снизят выход породы от ремонта выработок.

С учетом изложенного, а также меньшей приспосабливаемости систем разработок на пологих пластах к использованию гидравлических способов закладки основная область применения предлагаемых подземных гидрозакладочных комплексов ПГЗК на первом этапе охватывает шахты Центрального района Донбасса, разрабатывающие преимущественно крутые пласты.

2.2.2. При разработке крутых пластов в Центральном районе Донбасса вопросы оставления породы в шахте более актуальны, чем при разработке пологих, ввиду наличия в этом районе пластов с трудноуправляемыми боковыми породами, со сложными горногеологическими условиями и склонными к самовозгоранию углями, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа, при разработке которых необходимо обязательное применение закладки выработанного пространства.

На 12 шахтах производственных объединений "Артеыуголь" и "Орджоникидзеуголь" в последнее десятилетие были построены самотечные (с рельсовым транспортом) и пневматические (с пневмотранспортом) закладочные комплексы, включающие подземные дробильно-сортировочные установки для переработки шахтной породы соответственно с одной и двумя стадиями дробления.

Дробильно-сортировочные установки обычно располагаются в околоствольных дворах и включают в себя опрокиды, соединительные конвейеры, дробилки первой(ЩД-1 или ЩД-2) и второй (CM-I66A или ДО) стадий дробления,грохоты-классификаторы I-й ступени типа КЛП и грохоты-классификаторы второй ступени типа ГИТ-51

7

или КЛД. На выходе установки или имеются бункеры небольшой емкости (50-60 м³), или аккумулирование рядовой и дробленой шахтной породы производится в вагонетках.

ДСУ обычно обслуживают два горизонта. Транспортирование дробленой шахтной породы от ДСУ до лав в самотечных закладочных комплексах осуществляется в шахтных вагонетках электровозами 5АРВ или гировозами ГР-4 и ГР-5. Создаются более мощные аккумуляторные электровозы типа 7АРВ и дизелевозы Д-8.

В пневмозакладочных комплексах для крутых пластов ПЗК транспортирование дробленой породы от ДСУ до выработанного пространства лав на расстояние до 1500 м предусматривается с помощью камерной пневмозакладочной машины типа ДЗМ2.

При проектировании для крутых пластов самотечных с рельсовым транспортом и пневмозакладочных комплексов типа ПЗК не были комплексно решены следующие вопросы:

выбора схем подготовки и систем разработки пластов;

транспорта дробленой породы от ДСУ до наиболее удаленных

лав;

передачи рядовой породы с вышележащего и нижележащего горизонтов на горизонт ДСУ и дробленой породы на закладываемый горизонт;

поддержания в удовлетворительном состоянии выработок на вентиляционном горизонте.

Кроме того, широкое применение на шахтах сплошной системы разработки не позволило осуществлять кольцевую схему транспорта дробленой шахтной породы и создавать разминовки в однопутевых выработках, что привело к ограничению производительности рельсового транспорта дробленой породы.

ДСУ во многих случаях вводятся в эксплуатацию с большим опозданием, когда очистные работы уходят на значительное расстояние от околоствольного двора.

В связи с указанными обстоятельствами при доставке дробленой породы аккумуляторными электровозами типа 5АРВ или гировозами ГР-4 (ГР-5) на расстояние до 3200-1500 м производительность не превышает 15 м³/ч, что не обеспечивает нормальную эксплуатацию ДСУ и выемочных участков (коэффициент использования ДСУ не превышает 20JS).

В то же время на шахте "Красный Октябрь" производственного

8

объединения "Орджоншшдзеуголъ" более 12 лет успешно эксплуатируется гидравлический закладочный комплекс с естественным напором с поверхностным расположением двухстадийной дробильно-сортировочной установки и емкими (более 1000 м³) бункерами для дробленого закладочного материала* Транспорт гидросмеси осуществляется самотеком по L -образному пульповоду, в который с поверхности через загрузочную воронку дозированно подаются порода и вода. За весь период эксплуатации не было случая ограничения расстояния транспортирования, хотя максимальная длина трассы достигала 4,5 км.

Гидросмесь из трубы на участке может либо непосредственно подаваться в выработанное пространство (при выемке угля в лаве уступами с помощью отбойных молотков), либо предварительно обезвоживаться с помощью передвижных водоотделительных установок (при механизированной выемке угля комбайнами типа УКР),

Отработанная технологическая вода стекает по канавкам сначала в участковые отстойники для улавливания твердых частиц, а затем в общешахтные водосборники, откуда откачивается на поверхность.

Рис. 2Л. Сравнительная оценка по производительности существующих закладочных комплексов:

I - гидрозакладочных (ГЗК, НГЗК. ПГЗК); 2 - пневмозакла-дочных (ШК);    3    -    самотечных    (с    рельсовым    транспортом)

9